تغییر اقلیم از دیدگاه زمین شناسی زیست محیطی؛

مهم­ترین پرسشی که در ارتباط با تغییر اقلیم زمین در ذهن هر انسان فرهیخته­ ای خطور می­کند، این است که چرا بشر به رغم توانایی­های شگرف علمی، از حل کردن این چالش جهانی که حیات در این سیاره را به خطر انداخته، ناموفق بوده است. در پاسخ باید گفت که تغییر اقلیم مشکلی جهانی (Global) است که مقابله با آن نیز راه­ حلی جهانی می­ طلبد و راه­ حل­های بومی (Local) قادر به حل این مشکل نیستند. از سویی تفاوت توسعه در کشورهای مختلف (توسعه یافته، در حال توسعه، و توسعه نیافته)، وجود نظام­ های مختلف اقتصادی (سرمایه­ داری، سوسیالیستی، کمونیستی)، و تفاوت­های سیاسی-نظامی، اعتقادی- فرهنگی و یا ناسیونالیستی-نژادی در جوامع گوناگون بشری، دستیابی به توافقی جهان شمول در این ارتباط را ناممکن ساخته است. رسیدن به توافقی جهانی در رابطه با تغییر اقلیم مستلزم بده­-بستان­های بی­شماری است که بی­ تردید، با آنچه که "منافع ملی" کشورها خوانده می­ شود، در تضاد و تعارض خواهد بود. این تعارض راه ­حل­های پیشنهادی (برای مثال کاهش گسیل گازهای گلخانه ­ای) با منافع ملی کشورها، دلیل ناموفق بودن تمام تلاش­هایی بوده است که تا کنون در قالب برگزاری چند ده کنفرانس بین ­المللی در شهرهای مختلف جهان مانند ژوهانسبورگ، ریودوژانیرو، کیوتو، استکهلم، مادرید و آخرین آنها در پاریس برگزار شده و به رغم امضای انواع تفاهم ­نامه ­ها و تعهد دادن کشورها به رعایت مفاد مورد توافق، مشکل تغییر اقلیم، نه تنها برطرف نشده بلکه شتابنده­ تر از پیش در مقابل چشم جهانیان به سمت هر چه وخیم­تر شدن پیش می ­رود.

زمین 4600 میلیون سال پیش به شکل سیاره ­ای مستقل در منظومه شمسی تشکیل شد. جوّ زمین اولیه با جوّ امروزی آن تفاوت زیادی داشت، ولی با گذشت زمان و در حدود 2300 میلیون سال پیش، ترکیب جوّ کم­وبیش شبیه به ترکیب امروزی آن شد. گسترش انفجاری گونه­ های زیستی در مدت زمانی به ­نسبت کوتاه که به آن "مهبانگ زیست­ شناختی" (Biological big bang) می ­گویند 542 میلیون سال پیش در زمین رخ داد و سن نخستین جانداران خشکی نیز به 420 میلیون سال پیش باز می­گردد. زمین­ شناسان با تکیه بر آثار زمین­ شناختی بر این باورند که از زمان وقوع مهبانگ زیست­ شناختی تا کنون 5 رویداد که به انقراض جمعی بسیاری از گونه ­های زیستی زمین منجر شده است، به ترتیب در 433، 359، 251، 200 و 65 میلیون سال پیش رخ داده است. دست کم 3 رویداد از این انقراض ­های جمعی به حوادث فرازمینی یا به بیانی برخورد شخانه ­ها (شهاب­سنگها) با زمین نسبت داده شده است که دو گودال ناشی از این برخوردها امروزه در ایالت آریزونای آمریکا و شبه­ جزیره یوکاتان در کشور مکزیک به عنوان جاذبه­ های گردشگری مورد بازدید گردشگران قرار دارند. جدای از این 5 رویداد منجر به انقراض­های جمعی، حادثه یا رشته ­ای از حوادث حدود 55 میلیون سال پیش در زمین و در مرز سن­های زمین­ شناختی پالئوسن-ائوسن رخ داده است که زمین­ شناسان آن را به عنوان "بیشینه گرمایی پالئوسن-ائوسن" (PETM) می­ شناسند و طی آن دمای زمین و غلظت گازهای کربن­دیوکسید و متان در جوّ به شدت بالا رفت و آب اقیانوس به اندازه­ ای اسیدی شد که انقراض تعداد زیادی از گونه­ های گیاهی و جانوری در دریا و خشکی را در پی داشت. بسیاری از زمین ­شناسان بر این باورند که اگر از افزایش غلظت کربن­دیوکسید و متان در جوّ جلوگیری نشود، زمین در آینده­ ای نه چندان دور با وضعیتی شبیه به رویداد PETM مواجه خواهد شد.

از دیدگاه اقلیم ­شناسی زیست­ محیطی، تغییرات اقلیمی امروزی زمین، نامتوازن شدن بودجه انرژی آن است. حفظ توازن بودجه انرژی زمین مستلزم برابری نسبی انرژی تابشی دریافت شده از خورشید، با انرژی بازتابیده از زمین به فضا در بازه مشخصی از زمان است. انرژی خورشید به صورت تابش طول موج­های مریی و کوتاه به زمین رسیده و پس از جذب شدن 47 درصد از این انرژی تابشی در سطح زمین، مابقی انرژی به شکل بازتابش امواج با طول موج بلند (فروسرخ) به فضا بازتابانده می­ شود. البته فقط 70 درصد از امواج فروسرخ بازتابیده از زمین از جوّ آن عبور کرده و به فضا می ­رسد، چرا که 30 درصد دیگر جذب قطرک­های تشکیل دهنده ابر، و گازهای گلخانه­ ای موجود در پایین­ ترین لایه جوّ زمین (تروپوسفر یا وردسپهر) می­ شود. بیشترین غلظت گازهای گلخانه ­ای به کربن­دیوکسید (CO2) تعلق دارد که غلظت آن در جوّ از حدود 300 قسمت در میلیون (ppm) درست پیش از شروع انقلاب صنعتی و اختراع ماشین بخار توسط جیمز وات اسکاتلندی، امروزه به ppm 415 رسیده است. غلظت این گاز در جوّ طی دهه گذشته 148 درصد افزایش یافته است. البته CO2 در مقایسه با سایر گازهای گلخانه ­ای از نظر جذب تابش فروسرخ بازتابیده از سطح زمین، گاز چندان قدرتمندی به حساب نمی ­آید. قوی­ترین گاز گلخانه­ا ی موجود در اتمسفر زمین "بخار آب" است، اما خوشبختانه این گاز از توان انباشته شدن در جوّ برخوردار نیست و با رسیدن غلظت آن به حدی معین، تبدیل به باران شده و بر زمین می­ بارد. توان جذب تابش بسیاری از گازهای گلخانه­ای دیگر نیز از گاز CO2 بیشتر است. اما افزایش غلظت کربن­دیوکسید و انباشته شدن آن در لایه ­های پایینی جوّ به مراتب از دیگر گازها بیشتر است. به طور کلی شهرت گاز CO2 به عنوان مهم­ترین گاز گلخانه­ ای در جوّ زمین به سه مورد زیر باز می­ گردد. اول طولانی بودن نسبی زمان ماند (Residence time) آن در جوّ، دوم واکنش آن با آب اقیانوس به عنوان ذخیره­ گاه موقت کربن­دیوکسید به صورت کربنات و بی­کربنات کلسیم در بدن آبزیان و نیز تشکیل کربنیک اسید، و در آخر و شاید به عنوان مهم­ترین دلیل باید به افزایش پیوسته و فزاینده این گاز در جوّ به دلیل سوزاندن سوخت­ های فسیلی در نیروگاه ­ها و وسایل نقلیه اشاره کرد.

پس از کربن­دیوکسید، متان فراوان­ترین گاز گلخانه­ ای در جوّ زمین است که غلظت آن در جوّ در دهه گذشته (2021-2011 میلادی) از 1817 قسمت در میلیارد (ppb) با 206 درصد افزایش به 1869 قسمت در میلیارد رسیده است. فشار تابشی (Radiative forcing) هر مولکول گاز متان 30 برابر فشار تابشی یک مولکول گاز CO2 و زمان ماند آن در جوّ نیز بیش از دو برابر زمان ماند کربن­دیوکسید است. منابع مهم تولید گاز متان در زمین، علاوه بر فضولات انسانی، تپاله گاو، و گاوداری­های صنعتی بزرگ در کشورهای توسعه یافته جهان و آرژانتین است. یکی از دلایل مهم مبارزه طرفداران محیط زیست با گوشت­خواری، حجم زیاد گاز متان تولید شده در گاوداری­ها است. اما مهم­ترین مسئله در مورد گاز گلخانه ­ای متان این است که حجم بزرگی از این گاز در یخ بستر بسیاری از دریاها و اقیانوس در ساختار بلوری ترکیبی از آب به نام کلاترات (Clathrate) به دام افتاده است که در صورت گرم شدن آب اقیانوس و ذوب شدن مولکول­ های کلاترات آزاد شده و به سرعت وارد جوّ زمین می­شود. برخی زمین­ شناسان زیست­محیطی بر این باورند که رویداد PETM نیز نتیجه چنین فرآیندی بوده است.

علاوه بر حضور و افزایش غلظت گازهای گلخانه ­ای و به ویژه کربن­دیوکسید و متان در جوّ، کاهش سپیدایی (Albedo) زمین نیز به دلیل ذوب شدن صفحات و سکوهای یخ در دو قطب در فرایندی شتابنده و سازوکاری پس­خورندی (Feedback mechanism) در افزایش میانگین دمای زمین نقش داشته است. بر اساس پیش­بینی نهاد بین­ المللی IPCC (Intergovernmental Panel for Climate Change)، میانگین دمای زمین تا سال 2100 میلادی می­تواند تا 7/3 درجه سانتی­گراد در نقاط مختلف آن، افزایش یابد. چنین رخدادی بی­تردید با رویدادهای بسیار ناخوش­آیندی مانند بالاآمدن سطح آب دریا و به زیر آب رفتن شهرهای ساحلی و جزایر دریایی، اسیدی شدن آب اقیانوس و انقراض بسیاری از آبزیان و کلنی­های مرجانی، کوچک شدن صفحات یخ شمالگان و سکوهای یخی جنوبگان، تغییر الگوهای بارش و تشدید باران­های موسمی، و افزایش احتمال وقوع فاجعه­ های اقلیمی مانند موج­های شدید گرما، وقوع سیل و خشکسالی، و افزایش تعداد توفان­های دریایی شود. بشر هم­ اکنون شاهد بوده است که افزایش 1.5 تا 2 درجه سانتی­گراد میانگین دما در برخی از نقاط زمین، به انقراض برخی از گونه­ های گیاهی و جانوری حساس به تغییر دما انجامیده، بوم ­سامانه­ های زیادی را در معرض نابودی قرار داده، و بسیاری دیگر را ناگزیر از جابه­ جایی کرده است. این جابه­ جایی بوم سامانه­ ها نیز ناگزیر به کوچک یا بزرگ شدن گستره جغرافیایی زیستگاه زیستوران و از جمله مهاجرت جمعیت­ های انسان انجامیده است.

از دیگر شواهد تأییدکننده پیش ­بینی­ های IPCC می­توان به در معرض نابودی قرار گرفتن بزرگ­ترین کلنی مرجانی جهان به نام "گریت باریر ریف" (Great Barrier Reef) به طول بیش از 2000 کیلومتر در استرالیا اشاره کرد که هم ­اکنون در وضعیت بسیار نامطلوبی قرار گرفته است.

ذوب یخ جنوبگان در مقایسه با 25 سال پیش 3 برابر شده و سالانه چند تریلیون تن یخ نیز از صفحه گرینلند در شمالگان ذوب می­شود. ذوب شدن یخ در این مناطق به قطعه­ قطعه شدن زیستگاه جانوران مانند خرس قطبی منجر شده و این گونه جانوری و بسیاری گونه­ های پنگوئن و شیرهای دریایی را در معرض انقراض قرار داده است. مهاجرت حشرات و آفات موذی بیماری ­زا به مدارهای جغرافیایی بالاتر را نیز باید از تبعات افزایش میانگین دمای زمین به­ شمار آورد.

با توجه به آن­چه که در بالا به اختصار گفته شد، بحران­ زا شدن اولین نشانه­ های تغییر اقلیم در ایران شامل بیابان­ زایی، تغییر الگوی بارش، خشک شدن تالاب­ ها، بحران ریزگردها و حتی مهاجرت بین­استانی، جای دارد که دستگاه ­های ذیربط و مسئول مقابله با این بحران جهانی و بیش از همه سازمان حفاظت از محیط زیست کشور تا رسیدن به راه­حلی جهانی در مجامع بین­المللی، با اتخاذ تدابیر محلی و بومی برای مقابله با این بحران در رفع آن کوشا باشند.

دکتر فرید مُر

رئیس گروه علوم پایه فرهنگستان علوم و استاد دانشگاه شیراز